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高中 | 闭合电路的欧姆定律基本问题题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第二章 恒定电流
2.7 闭合电路的欧姆定律
闭合电路的欧姆定律基本问题
现在是智能家居的时代,回家路上就可以关上窗帘、打开空调,扫脸就可以开锁进门……。但各种家电都需要电源,某物理小组准备测量某小家电的电源电动势和内阻的准确值,已知电动势在$8\sim 10\;\rm V$之间,内阻在$1\sim 3\;\rm \Omega$之间,实验室提供了如下器材:
$\rm A$.电流表$\rm A$(量程$0\sim 3\;\rm A$,内阻$R_{A}=0.3\;\rm \Omega$)
$\rm B$.电压表$\rm V$(量程$0\sim 5\;\rm V$,内阻$R_{V}=5\;\rm k\Omega$)
$\rm C$.滑动变阻器$R$($0\sim 20\;\rm \Omega$)
$\rm D$.定值电阻$R_{1}=0.15\;\rm \Omega$
$\rm E$.定值电阻$R_{2}=1\;\rm k\Omega$
$\rm F$.定值电阻$R_{3}=5\;\rm k\Omega$
待测电源,开关$\rm S$、导线若干
要把电压表改装成量程为$0\sim 10\;\rm V$的电压表,需要串联的定值电阻应该选用的是 (填正确答案前的字母);
电压表量程为$0∼5\;\rm V$,内阻$R_{\rm V}=5\;\rm k\Omega$,要把它改装成量程为$0∼10\;\rm V$的电压表,串联的电阻设为$R$,则$U_{改装}=\dfrac{U_{\text{V}}}{R_{\text{V}}}\left( R_{\text{V}}+R \right)=10\;\rm \text{V}$,解得$R=5\;\rm k\Omega$。
要把电流表与定值电阻$R_{1}$并联,改装成新的电流表,则新的电流表允许通过的最大电流为 $\;\rm A$;
电流表与定值电阻$R_{1}=0.15\;\rm \Omega$并联,此时有$I_{\rm A}R_{\rm A}=I_{1}R_{1}$,当原电流表满偏时,可得$I_{1}=6\;\rm A$,所以新的电流表的最大电流为$9\;\rm A$。
设计出的电路图如图甲所示,其中与电压表串联的定值电阻用$R'$表示。根据电路图,用笔画线代导线,将图乙所示实物图连接成完整电路;
见解析;
"]]电路连线如图所示
调节滑动变阻器,得到多组电压表示数$U$和电流表示数$I$的对应数据,由实验数据作出$U-I$图像如图丙所示,根据对电路结构的理解,可以得到该电源的电动势$E=$ $\;\rm V$。内阻$r=$ $\;\rm \Omega$。(结果均保留$3$位有效数字)
结合电路图,有$2U=E − 3I(r+R_{并})$,且$R_{并}=\dfrac{R_{\text{A}} \cdot R_{1}}{R_{\text{A}}+R_{1}}=0.1\;\rm \Omega$,则有$U=\dfrac{E}{2}-1.5(r+0.1)I$,结合$U − I$图像可得$1.5(r+0.1)=\left| \dfrac{\Delta U}{\Delta I} \right|=\dfrac{4.8}{2.4}\ \Omega$,$\dfrac{E}{2}=4.8\;\rm \text{V}$,解得$E=9.60\;\rm V$,$r≈1.23\;\rm \Omega$。
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